In einer Art von biologischen "spukhafte Fernwirkung " Wasser in einer Zelle verlangsamt sich in den engsten Grenzen zwischen Proteinen und entwickelt die Fähigkeit, andere Proteine viel weiter entfernt beeinflussen , University of Michigan Forscher haben entdeckt .
Auf einer grundlegenden Ebene , die Ergebnisse zeigen einige der komplexe und unerwartete Weise , die Wasser verhält sich innerhalb der Zellen . In praktischer Hinsicht könnte man einen Einblick, wie und warum Proteine verklumpen bei Erkrankungen, wie Alzheimer und Parkinson bereitzustellen. Das Verständnis, wie Proteine Aggregat könnte Forschern helfen herauszufinden, wie man sie daran zu hindern .
Spooky Fernwirkung ist, wie Albert Einstein beschriebenen Quantenverschränkung , ein Phänomen, das zwei oder mehr Teilchen in einer Weise, die die Physiker um alle verschränkten Teilchen durch einen von ihnen zu steuern , auch wenn die Teilchen weit voneinander beitreten können.
" In unserem Fall ist die Bewegung der Wassermoleküle in den engen Räumen zwischen zellulären Maschinerie wirkt als Medium für , was Sie vielleicht aus wie biologische Wirkung in die Ferne denken", sagte Kevin Kubarych , Associate Professor für Chemie in der UM College of Literature, Wissenschaft und Kunst .
Kubarych und seine Mitarbeiter herausgefunden, daß wenn sie in einer Lösung eingeengt Proteine , bis der Abstand zwischen ihnen nur 30-40 Å , das Wasser in diesem Raum drastisch um den Faktor 10 verlangsamt, verglichen mit reinem Wasser allein. Die Forscher waren überrascht, zu beobachten, dass die Erhöhung der Verdrängung über diesen Punkt hinaus nicht das Wasser weiter zu verlangsamen. Angström ist ein Zehntel eines Nanometers oder hundert Tausendstel eines Millimeters.
" Biochemiker in der Regel zu untersuchen , wie diese Proteine funktionieren durch Beobachten sie in geringen Konzentrationen - . In uncrowded Bedingungen Das ist, wie gesagt, Sie wissen, wie ein Taxifahrer Antriebe wollen und Sie mit dem Taxi und studieren Dexter , Mich aber heißt das Taxifahrer Funktion den . gleichen in Dexter , wie er in Manhattan tut? Nein, natürlich nicht . Was wir fanden, war anstatt ein allmählicher Übergang entweder in Dexter oder Manhattan du bist . Es gibt nirgendwo dazwischen ", sagte Kubarych .
Das Forschungsteam durchgeführt Computersimulationen parallel Experimente. In ihren Experimenten angewandt sie ultraschnellen spektroskopischen Techniken und ortsspezifische Schwingungs Kennzeichnung , um die Bewegung des Wassers in der Nähe von Proteinoberflächen auf einer Pikosekunden- Zeitskala zu beobachten. Einer Pikosekunde ist ein Millionstel einer Millionstel Sekunde. In der Entfernung , die sie beschreiben , wenn ihre Lösung enthielt 30 Prozent Eiweiß und 70 Prozent aus Wasser , die Bewegungs Taumeln des Wassers verlangsamt von einem 3 Pikosekunden Tempo bis 12 Picosekunden . Bewegungs Taumeln bezieht sich auf die Zeit, die ein Wassermolekül zu Wassermolekül Partner es gebunden in der aufwendigen Square Dance , die als die Flüssigkeit bewegt passiert wechseln.
Sie beobachteten, diese Wirkung nicht nur in den Raum, wo die Proteine dicht gepackt wurden , sondern auch zu einem viel größeren Trennungen schätzungsweise bis zu 4 nm entfernt sein . Dieser Abstand entspricht etwa 14 Wasserschichten und ist vergleichbar mit der Größe eines ganzen Proteinmolekül .
Langsamer Wasser bedeutet langsamer Begegnungen zwischen Proteinen und anderen Molekülen . Proteine sind hydrophob , dh sie stoßen Wasser im wesentlichen an ihren Oberflächen und suchen andere Moleküle zu binden, mit , Abschirmung sie beide aus dem Wasser. In vielen Fällen binden sie mit anderen Proteinen , aber sie könnte auch mit Arzneimitteln zu binden. Zu verstehen, wie langsamer Wasser Bindungsstellen beeinflussen könnten wertvolle Informationen für die Medizin als gut.
Biologische Zellen sind etwa 60 Prozent Wasser und 40 Prozent Makromoleküle wie Proteine , Kohlenhydrate und anderen Komponenten. Dieses komplizierte Maschinen führt selbstorganisierten noch genau choreografierten Routinen, um Energie zu verwandeln , die Herstellung von Waren und reagieren auf äußere Einflüsse .
"Zwar ist es verlockend, auf der Makromoleküle zu konzentrieren, wird es immer deutlicher, dass das Wasser nicht einfach ein unschuldiger Zuschauer , sondern spielt eine aktive und manchmal entscheidende Rolle bei der Vermittlung der durch Maschinen der Zelle durchgeführt Prozesse ", sagte Kubarych .